소개글
"브릭스 라우셔"에 대한 내용입니다.
목차
1. 서론
1.1. 연구 동기 및 목적
1.2. 연구 시기 및 방법
2. 이론적 배경
2.1. 관련 이론 탐색
2.1.1. 아이오딘 반응
2.1.2. 아이오딘-녹말 반응
2.1.3. 화학 진동 반응
2.1.4. 브릭스 라우셔 반응
2.1.5. 비라디칼 반응
2.1.6. 라디칼 반응
2.2. 화학 반응식
2.3. 용어 정의
3. 실험 재료 및 방법
3.1. 실험 도구
3.2. 실험 절차
4. 실험 결과
4.1. 농도 변화에 대한 반응 속도
4.2. 온도 변화에 대한 반응 속도
4.3. 분석 결과
5. 논의
5.1. 실험 오차 원인 파악
5.2. 반응 원리에 대한 고찰
6. 결론 및 제언
6.1. 제언
6.2. 실험 조건
7. 참고 문헌
본문내용
1. 서론
1.1. 연구 동기 및 목적
과제별 연구 활동의 주제를 찾기 위해 실험을 찾아보던 중 한 실험에서 용액이 무색-노란색-청남색으로 반복해서 바뀌는 현상을 발견하였고, 이를 신기하게 여겼다"" 관련 자료를 조사한 결과 이 실험이 브릭스 라우셔 반응으로, 비-라디칼 과정과 라디칼 과정이 주기적으로 발생하기 때문에 이런 현상이 일어난다는 설명을 접했다"" 브릭스 라우셔 반응에 대한 영상을 찾아보면서 이 실험에 더 큰 궁금증이 생겼고, 직접 실험을 해보면 좋은 경험이 될 것 같다고 생각했다"" 영상 속 실험 결과를 보면서 왜 그렇게 되는지 잘 이해가 되지 않아 더 알아보고 싶었고, 반응의 원리가 신기하여 더 조사해보고자 했다""
1.2. 연구 시기 및 방법
연구 시기 및 방법은 다음과 같다.
본 연구는 2021년 4월부터 2021년 9월까지 총 6개월간 진행되었다. 6월 중 실험 계획을 수립하고, 7월에서 9월 사이에 실험 및 측정, 소논문 작성을 진행하였다. 연구 진행 과정은 다음과 같다.
먼저 문헌 조사를 통해 브릭스 라우셔 반응 실험에 필요한 기본 지식을 습득하였다. 산화환원반응과 산화 염기 반응에 대해 예습하고, 실험에 사용되는 시약과 도구에 대해 알아보았다. 관련 문헌과 자료를 찾아보며 브릭스 라우셔 반응의 실험 결과 원인을 생각해보고, 조작 변인을 바꿨을 때의 예상 결과를 고려하였다. 또한 아이오딘 시계 반응 탐구에 앞서 관련 개념들을 조사하였다.
연구 과제의 실행은 두 가지 실험으로 진행되었다. 첫 번째 실험에서는 과산화수소, 말론산, 아이오딘산 칼륨, 녹말 수용액을 순차적으로 혼합하며 용액 색 변화와 시간 변화를 관찰하였다. 두 번째 실험에서는 아이오딘산 칼륨, 아황산수소나트륨 수용액의 농도와 양, 교반기 온도를 달리하여 반응 시간을 측정하였다.
이처럼 본 연구는 관련 이론과 선행 실험에 대한 고찰을 바탕으로, 브릭스 라우셔 반응과 화학 진동에 대한 실험적 탐구를 진행하였다.
2. 이론적 배경
2.1. 관련 이론 탐색
2.1.1. 아이오딘 반응
아이오딘 반응은 아이오딘화 이온(I-)이 화학반응에 의해 용액의 색이 변하는 현상을 말한다. 아이오딘화 이온(I-)이 포함된 용액에 산화 물질이 첨가되면 용액의 색이 무색에서 노란색으로 변화하게 된다. 이는 아이오딘화 이온(I-)이 아이오딘(I2)으로 산화되기 때문이다.
반대로 아이오딘(I2)이 존재하는 용액에 환원 물질이 첨가되면 용액의 색이 노란색에서 무색으로 변화하게 된다. 이는 아이오딘(I2)이 아이오딘화 이온(I-)으로 환원되기 때문이다.
이와 같이 아이오딘 반응은 아이오딘 화합물의 산화-환원 반응에 따라 용액의 색이 변하는 현상을 나타낸다. 이러한 색 변화는 시각적으로 관찰할 수 있어 화학 실험에서 광범위하게 활용되고 있다. 특히 아이오딘-녹말 반응, 브릭스-라우셔 반응 등에서 아이오딘 반응이 핵심적인 역할을 하고 있다.
2.1.2. 아이오딘-녹말 반응
아이오딘-녹말 반응은 녹말과 삼아이오딘화 이온의 반응으로 인해 아이오딘 녹말 착물을 형성하면서 청록색을 띠는 현상이다. 이 반응은 녹말 검출에 이용된다.
아이오딘이 삼아이오딘화 이온의 형태로 베타-아밀로오스 코일 속에 들어가며 녹말과 전하 이동을 하면서 청남색을 띠게 된다. 이때 삼아이오딘화 이온은 아이오딘 원자 3개가 결합한 형태이다.
녹말은 포도당이 축합 반응을 통해 형성된 거대 분자로, 주로 식물의 세포에 저장되어 있다. 녹말 알갱이의 겉모습과 성질은 기원 식물의 종류에 따라 다르다.
녹말 용액은 브릭스-라우셔 진동 반응에서 삼아이오딘화물 중간생성물의 주기적인 형성과 소비를 가시화하기 위한 지시약으로 사용된다. 그러나 녹말은 삼아이오딘화물 이온을 포함하는 반응 단계의 반응 속도를 변화시킨다는 단점이 있다.
2.1.3. 화학 진동 반응
화학 진동 반응은 화학반응이 진행되면서 반응 중간체의 농도가 일정하게 유지되는 것이 아니라 진동을 반복하며 나타나는 현상을 말한다. 이러한 화학 진동 반응은 1921년 W.C. Bray가 보고한 최초의 알려진 균질 진동 화학 반응으로 과산화수소(H2O2)와 산성 용액의 iodate(IO3-)가 반응하면서 나타났다. 하지만 실험적인 난이도로 인해 당시에는 주목을 거의 받지 못했다.
1958년 소련의 B. P. 벨루소프가 벨루소프-자보틴스키 반응을 발견하면서 화학 진동 반응에 대한 관심이 높아졌다. 이전까지 이러한 진동적인 행동은 전례가 없었기 때문에 회의론을 받았지만, A.M. 자보틴스키에 의해 확인되었다. 이후 1964년 소련에서 누군가 자신의 연구를 발표하였다.
1972년 5월, 화학 교육 저널에 실린 한 쌍의 기사가 샌프란시스코 갈릴레오 고등학교에서 과학 강사들의 관심을 끌었다. 그들은 BZ 반응에서 브로메이트(BrO3-)를 이오다트로 대체하고 과산화수소를 첨가하여 브릭스-라우셔 진동 반응을 발견했다. 이들은 전분 표시기를 추가하여 눈에 띄는 시각적 데모를 생산했으며, 이후 많은 다른 조사자들이 이 매우 특이한 반응의 지식과 사용에 추가했다.
화학 진동 반응은 반응 중간체의 농도 변화가 주기적으로 나타나는 특징을 보인다. 이는 복잡한 반응 메커니즘에 기인한 것으로, 정반응과 역반응이 반복적으로 일어나면서 자기촉매와 음의 되먹임 작용이 일어나기 때문이다. 이러한 화학 진동 반응은 비평형 열역학의 발전에 기여할 수 있는 중요한 시스템으로 평가받고 있다.
2.1.4. 브릭스 라우셔 반응
브릭스 라우셔 반응이란, 1972년 고등학교 화학 교사인 브릭스와 라우셔에 의해 발견된 반응으로, 당시 주목받지 못했던 화학적 진동 반응을 간단한 방법으로 색 변화를 통해 관찰할 수 있게 해준 것으로 알려...
참고 자료
“아이오딘적정”, 네이버 지식백과(두산백과),
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1129913&cid=40942&categoryId=32255
“표백제”, 네이버 지식백과(화학백과),
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=5663116&cid=62802&categoryId=62802
“차아염소산칼슘”, 네이버 지식백과(물백과사전),
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3395496&cid=60289&categoryId=60289
“아이오딘화칼륨”, 네이버 지식백과(두산백과),
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1129923&cid=40942&categoryId=32392
“티오황산나트륨”, 네이버 지식백과(식품과학기술대사전),
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=297623&cid=60262&categoryId=60262
“녹말”, 위키백과, https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%85%B9%EB%A7%90
“교반기”, 네이버 지식백과(생명과학대사전),
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=430659&cid=60261&categoryId=60261
화학용어사전, 요오드 적정(아이오딘 적정), https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=608277&cid=42420&categoryId=42420
두산백과, 막자사발, https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1091246&cid=40942&categoryId=32254
생명과학대사전, 교반기, https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=430659&cid=60261&categoryId=60261
화학대사전, 표백분, https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2318652&cid=60227&categoryId=60227
화학용어사전, 요오드화 칼륨(아이오딘화 칼륨), https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=608285&cid=42420&categoryId=42420
두산백과, 염화수소, https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1127028&cid=40942&categoryId=32263
두산백과, 싸이오황산나트륨, https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1154102&cid=40942&categoryId=32269
위키백과, 녹말, https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%85%B9%EB%A7%90
두산백과, 증류수, https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1143922&cid=40942&categoryId=32251
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12